تُقسَّم الألياف الضوئية، وفقًا لعدد أنماط الانتقال فيها، إلى ألياف متعددة الأنماط وألياف أحادية النمط.

2022-01-13


في الاتصالات الضوئية بالألياف، يُعَدُّ الكابل الضوئي أحادي الوضع كابلاً مُصمَّماً لنقل حزمة ضوئية واحدة (وضع واحد). ويتكوّن أساساً من النواة، والغلاف، والطبقة المُطَلّاة.

تُعرف الألياف الضوئية أحادية الوضع (Single-Mode Fiber، SMF)، أو ما يُشار إليها اختصارًا بـ «SM»، بأنها تتكوّن أساسًا من النواة والغلاف والطبقة المطلية؛ حيث تُصنَع النواة من مادة شديدة الشفافية، في حين يكون معامل انكسار الغلاف أقل بقليل من معامل انكسار النواة، مما يُحدث تأثيرًا مشابهًا لتأثير الموجّه الضوئي، بحيث تُحتجَز معظم المجالات الكهرومغناطيسية داخل النواة وتنتقل عبرها. أما الطبقة المطلية فتؤدّي وظيفة حماية الألياف من تآكل بخار الماء والتعرّض للخدوش الميكانيكية، وفي الوقت نفسه تزيد من مرونة الألياف. وغالبًا ما تُضاف إلى خارج الطبقة المطلية غطاء بلاستيكي.

كابل ألياف بصرية أحادي النمط خارجي

يمكن أن تُصمَّم كابلات الألياف الضوئية أحادية الوضع وألياف الألياف المتعددة الوضع إما بترابط انكساري متدرج أو بترابط انكساري متدرّج؛ أما الألياف أحادية الوضع فتُصمَّم في الغالب بترابط انكساري متدرّج. وعليه، يمكن تقسيم ألياف السيليكا عموماً إلى ثلاثة أنواع: ألياف متعددة الوضع ذات الترابط الانكساري المتدرّج، وألياف متعددة الوضع ذات الترابط الانكساري المتدرّج، وألياف أحادية الوضع ذات الترابط الانكساري المتدرّج. إن انتشار الموجات الكهرومغناطيسية الضوئية داخل الألياف ينتمي إلى نمط الدليل الدائري للمادة؛ وعندما يحدث الانعكاس الكلي للضوء عند حدود المادة، تُحصَر الموجة الكهرومغناطيسية داخل المادة، ويُطلق عليها اسم «الموجة الموجهة» أو «النمط الموجي الموجه». وبالنظر إلى نمط معيّن من الموجات الموجهة وطول موجة التشغيل، توجد حالات عديدة لزاوية السقوط تحقق شرط الانعكاس الكلي، وتُعرَّف هذه الحالات بأنها «أنماط مختلفة» للموجة الموجهة. وبناءً على نمط النقل، تُقسَم الألياف إلى ألياف متعددة الوضع وألياف أحادية الوضع؛ إذ تستطيع الألياف متعددة الوضع نقل عدة أنماط، بينما لا تستطيع الألياف أحادية الوضع، بالنسبة لطول موجة تشغيل معيّن، إلا نقل نمط واحد فقط.

يُعَرَّفُ الطول الموجي الحرج λc على أنه أصغر طول موجي للضوء يعمل به الألياف البصرية بحيث يُمكن تحقيق النقل أحادي الوضع فيها. وبعبارة أخرى، رغم توفر جميع الشروط الأخرى، فإنَّه ما لم يكن طول موجة الضوء أقلَّ من أو يساوي الطول الموجي الحرج للألياف أحادية الوضع، فلن يكون من الممكن تحقيق النقل أحادي الوضع.

وفقاً لعدد أوضاع الانتقال في الألياف الضوئية، تُقسَّم الألياف الضوئية إلى ألياف متعددة الأوضاع وألياف أحادية الوضع. وفي طول موجي تشغيلي معيّن، تُعَدُّ الألياف متعددة الأوضاع موجِّهاً مادياً قادراً على نقل العديد من الأوضاع، في حين لا تنقل الألياف أحادية الوضع إلا الوضع الأساسي فقط.